無機(jī)高分子絮凝劑

1、無機(jī)絮凝劑

無機(jī)低分子絮凝劑有氯化鋁、硫酸鋁、硫酸鐵、氯化鐵等。其聚集速度慢，形成的絮狀物小，腐蝕性強(qiáng)，在水處理過程中存在較大的問題，而逐漸被無機(jī)高分子絮凝劑所取代。

無機(jī)高分子絮凝劑是在傳統(tǒng)鋁鹽、鐵鹽的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型的水處理劑，價(jià)格較低廉，凈水效果好。

聚合氯化鋁(PAC)的混凝性能好，生成的礬花大，投藥量少，效率高，沉降快，適合水質(zhì)范圍較寬。主要用于飲用水和工業(yè)給水的凈化。同時(shí)還能用于去除水中所含的鐵、錳、鉻、鉛等重金屬，以及氟化物和水中含油等，故可用于處理多種工業(yè)廢水。

聚合氯化鋁鐵（PAFC）是一種新型的無機(jī)高分子凈水劑，產(chǎn)品中鋁鐵二者的配比是可調(diào)的，以適應(yīng)不同水質(zhì)的需求，已分別在石化、鋼鐵、煤炭工業(yè)等廢水的凈化處理中得到應(yīng)用。結(jié)果表明，該藥劑質(zhì)優(yōu)、價(jià)廉，是一種新型、高效、穩(wěn)定的凈水劑，具有廣泛的應(yīng)用前景。有人通過實(shí)驗(yàn)比較得出PAFC的凈水效果稍好于PAC，但PAFC加藥成本比PAC少得多。

聚合硫酸鐵具有良好的絮凝和吸附作用，廣泛應(yīng)用于原水，飲用水、自來水、工業(yè)用水、工業(yè)廢水及生活污水的處理。

聚合硫酸鋁(PAS)是一種使用最廣的混凝劑，主要用于飲用水和工業(yè)用水的凈化處理。

聚硅酸鹽是在聚硅酸及傳統(tǒng)的鋁鹽、鐵鹽基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。高度聚合的硅酸與金屬離子一起可產(chǎn)生良好的混凝效果。通過把金屬離子的電中和能力和聚硅酸的吸附架橋能力結(jié)合在一起，使復(fù)合產(chǎn)物具有較強(qiáng)的電中和與吸附架橋作用，達(dá)到更好的凈水效果。它們的絮凝脫穩(wěn)性能遠(yuǎn)超過聚硅酸和聚金屬離子，同聚硅酸相比，不但提高了穩(wěn)定性，且增加了電中和能力；同聚金屬離子相比，則增強(qiáng)了粘結(jié)架橋性能。

以聚合硅酸硫酸鋁（PASS）、聚硅氯化鋁（PASC）和硅鐵復(fù)合無機(jī)高分子絮凝劑為代表的復(fù)合無機(jī)高分子絮凝劑，成功應(yīng)用在給水、工業(yè)廢水以及城市污水的各種流程中，現(xiàn)已成為主流絮凝劑。但是，無機(jī)高分子絮凝劑的相對(duì)分子質(zhì)量和粒度以及絮凝架橋能力仍比有機(jī)絮凝劑差很多，且存在對(duì)進(jìn)一步水解反應(yīng)的不穩(wěn)定性問題。

2、有機(jī)高分子絮凝劑

與無機(jī)絮凝劑相比，合成有機(jī)高分子絮凝劑用量少，絮凝速度快，受共存鹽類、介質(zhì)ｐＨ及環(huán)境溫度影響小，生成污泥量也少；而且有機(jī)高分子絮凝劑分子可帶—COO、—NH—、SO3、—OH等親電基團(tuán)，可具鏈狀、環(huán)狀等多種結(jié)構(gòu)，利于污染物進(jìn)入絮體，脫色性好。一般有機(jī)絮凝劑的色度去除較無機(jī)絮凝劑高20％左右.目前應(yīng)用較為廣泛的是聚丙烯酰胺類。它能適應(yīng)多種絮凝對(duì)象，用量少，效率高，生成的泥渣少，后處理容易。常與其它無機(jī)絮凝劑復(fù)配，如與氯化鋁的復(fù)配使用。

但合成高分子絮凝劑其單體或水解、降解產(chǎn)物常常有毒，如聚丙烯酰胺(PAM)的單體，有神經(jīng)毒性和致畸、致癌、致突變的“三致”效應(yīng)。

3、微生物絮凝劑

微生物絮凝劑是利用生物技術(shù)，從微生物或其分泌物提取、純化而獲得的一種安全、高效、能自然降解的新型水處理劑，至今發(fā)現(xiàn)具有絮凝性的微生物已超過17種，包括霉菌、細(xì)菌、放線菌和酵母菌等。它分為：

(1)直接利用微生物細(xì)胞的絮凝劑，如某些細(xì)菌、霉菌、放線菌和酵母，他們大量存在于土壤、活性污泥和沉積物中；

(2)利用微生物細(xì)胞壁提取物的絮凝劑，如酵母細(xì)胞壁的葡聚糖、甘露聚糖、蛋白質(zhì)和N-乙酰葡萄糖胺等成分；

(3)利用微生物細(xì)胞代謝產(chǎn)物的絮凝劑，微生物細(xì)胞分泌到細(xì)胞外的代謝產(chǎn)物是細(xì)胞的莢膜和粘液質(zhì)，除水外，其主要成分為多糖及少量多肽、蛋白質(zhì)、脂類及其復(fù)合物。其中多糖在某種程度上可用做絮凝劑。

雖然，對(duì)微生物絮凝劑的研究屢有報(bào)道，但大多處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，未走向工業(yè)應(yīng)用。我國(guó)這方面的起步較晚，目前的研究?jī)H限于菌種篩選。

目前，絮凝劑正向價(jià)廉實(shí)用、無毒高效的方向發(fā)展。有機(jī)高分子絮凝劑將逐漸取代目前被廣泛使用的無機(jī)絮凝劑，另一方面，微生物絮凝劑具有使用穩(wěn)定性、安全性、高效性及低耗性。是當(dāng)今最具發(fā)展前途的絮凝之一。所以，未來的發(fā)展不僅要開發(fā)新型廉價(jià)高效的微生物絮凝劑，還要研究微生物絮凝劑與其他絮凝劑的配合使用。已有試驗(yàn)表明，二者配合使用，可以互補(bǔ)， 不僅可以提高絮凝效率，而且還可降低投加量。

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【學(xué)員問題】工業(yè)廢水的處理技術(shù)主要有以下幾種？

【解答】（1）混凝沉淀法。混凝沉淀法是利用混凝劑對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行凈化處理的一種方法。混凝劑通常有無機(jī)高分子絮凝劑、有機(jī)高分子絮凝劑和生物高分子絮凝劑3大類。目前，在水處理方面應(yīng)用最為廣泛的是無機(jī)高分子絮凝劑中的聚鋁鹽和復(fù)合型聚鋁鹽。聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鋁（PAS）是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的兩種聚鋁鹽，其生產(chǎn)工藝成熟，生產(chǎn)原料來源廣泛。實(shí)驗(yàn)證明，PAC對(duì)處理石油化工廢水具有高效的絮凝效果，不僅去濁率高，對(duì)原水的pH值影響小，處理后水的色度好，可作為石化污水回收處理的絮凝劑。用其處理河水除濁和除COD（化學(xué)需氧量）效果良好（除濁度低于4mg/L、COD低于6mg/L）。PAS的絮凝效果大大優(yōu)于傳統(tǒng)的硫酸鋁絮凝劑，溫度適用范圍廣泛，適合于飲用水、工業(yè)用水及絕大多數(shù)廢水的絮凝處理，用其處理河水無論是除濁還是去除COD均能達(dá)到良好的處理效果。近年來，為了改善單一聚鋁鹽的絮凝效果，人們合成了新型的高分子復(fù)合鋁鹽絮凝劑，如聚合氯化鋁鐵（PAFC）、聚合硫酸鋁鐵（PAFS）、聚合硫酸氯化鋁鐵（PAFCS）、聚合硅（磷）酸鋁（鐵）等。這些高分子復(fù)合鋁鹽絮凝劑廣泛用來處理飲用水、工業(yè)用水、礦井廢水、油田含油廢水、生活用水、天然黃河水、長(zhǎng)江原水、印染廢水等。

（2）吸附法。吸附法是利用吸附劑對(duì)廢水進(jìn)行處理。目前工業(yè)上應(yīng)用較多的吸附劑有氫氧化鎂、活性纖維素碳（ACF）及新型的吸附劑-殼聚糖及其衍生物。氫氧化鎂作為酸性工業(yè)廢水處理劑的應(yīng)用范圍很廣，可以用于造紙和印染廢水、城市生活污水、電鍍廢水、含氟廢水等，安全可靠，即使中和過量其PH值也不會(huì)超過9，且中和過程平緩，沉淀晶粒粗大密實(shí)，淤泥易于過濾和排放。由于其比表面積大，吸附力強(qiáng)，可從各種不同的工業(yè)廢水中吸附并除去對(duì)環(huán)境造成危害的Ni2+、Cd2+、Mn2+、Cr3+、Cr6+等重金屬離子。氫氧化鎂還可以有效地除去工業(yè)廢水和生活污水中的氨和磷，降低江河等水系的富營(yíng)養(yǎng)化，控制藻類的生長(zhǎng)，有利于生態(tài)保護(hù)；活性纖維素碳（ACF）是一種高效的吸附材料，是天然纖維、人造纖維經(jīng)炭化后得到的。其微孔結(jié)構(gòu)分布狹窄均勻，微孔的體積占總體積的90%左右，其孔徑在1nm左右，它具有巨大的比表面積（2000m3/g），因而具有極強(qiáng)的吸附能力。它可以使水澄清、去除水中的異味、吸附水中的錳、鐵離子效果最好，對(duì)于CN-、Cl-、F-、苯酚的去除率在98%以上，對(duì)于細(xì)菌有很好的過濾作用。與高分子絮凝劑相比，活性纖維素碳具有極強(qiáng)的再生能力，因此在水處理工業(yè)中具有很廣的應(yīng)用前景；殼聚糖是甲殼素的主要衍生物，分子中含有活性基團(tuán)-胺基和羥基，是一種很好的絮凝劑和螯合劑，對(duì)過渡金屬離子有極強(qiáng)的鏊合作用，可除去工業(yè)廢水中的銅、鉻、鎘、汞、鋅等貴金屬離子，其中對(duì)汞離子的去除率大于99.8%，對(duì)電鍍廢水中的重金屬離子Cr3+、Ni2+、Cu2+、Zn2+的去除率均大于99%，且可回收重金屬。殼聚糖的羧甲基化衍生物對(duì)水溶性染料廢水特別是水溶性很好的陰離子型染料脫色效果顯著。研究表明，用羧甲基殼聚糖處理的印染廢水，不僅脫色效果好，而且絮凝速度快，絮體不易破碎，優(yōu)于合成高分子有機(jī)絮凝劑聚丙烯酰胺（PAM）和明礬。用殼聚糖其衍生物處理食品廢水或含高蛋白質(zhì)廢水可以回收殘?jiān)黠暳希灰鸲挝廴?。研究表明，用其處理味精廠廢水，除濁率可達(dá)99.5%，CODcr的去除率可達(dá)89.7%；用于處理大豆加工食品生產(chǎn)的廢水，可有效絮凝回收蛋白類固體，也可將處理后的殘?jiān)庸こ娠暳匣蝠D料。另外，它還廣泛用于水中有機(jī)物（如氯酚、聯(lián)苯）、造紙廢水的處理、城市生活污水和海水的處理，也用于處理赤潮生物及海水中的COD及固定氧化池廢水中的藻類物質(zhì)等。

（3）生物降解法。目前，印染和造紙廢水是造成環(huán)境污染的兩大主要因素?，F(xiàn)在所用染料大多是人工合成的大分子芳香類化合物，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以降解，染料工業(yè)廢水顏色深，用物理方法處理的染料廢水色度降低程度雖大，但對(duì)COD的去除率較差，且處理費(fèi)用昂貴，

并易引起二次污染，而用化學(xué)合成的有機(jī)物則會(huì)使水體發(fā)生中毒，使用生物降解法不僅可以克服上述問題，同時(shí)還具有以下優(yōu)點(diǎn)：①不需對(duì)污染物進(jìn)行預(yù)處理；②對(duì)其它微生物具有抗括作用；③可以處理污染重、毒性大的污染物；④降解物具有廣譜性。白腐真菌和黃胞原毛平抱菌是兩種很好的可降解含本質(zhì)素印染造紙廢水的菌種。

（4）離子交換樹脂法。離子交換樹脂（IER）是一種含有活性基團(tuán)的合成功能高分子材料，它是交聯(lián)的高分子共聚物引入不同性質(zhì)離子交換基團(tuán)而成的。離子交換樹脂具有交換。選擇、吸附和催化等功能，在工業(yè)廢水處理中，主要用于回收重金屬和貴稀有金屬，凈化有毒物質(zhì)，除去有機(jī)廢水中的酸性或堿性的有機(jī)物質(zhì)如酚、酸以及胺等。目前，在工業(yè)廢水處理中使用的離子交換樹脂有陰離子交換樹脂、陽(yáng)離子交換樹脂、兩性離子交換樹脂，應(yīng)用IER進(jìn)行工業(yè)廢水處理，不僅樹脂可以再生，而且操作簡(jiǎn)單，工藝條件成熟且流程短，目前已為一些大型企業(yè)采用，其應(yīng)用前景很好。

（5）膜分離技術(shù)。在工業(yè)廢水處理中，應(yīng)用膜分離技術(shù)可處理各種廢水。用超濾膜對(duì)含油廢水進(jìn)行處理，可以使油脂去除率達(dá)到97%-100%.采用梯度氧化鋁膜管和無機(jī)膜一生物反應(yīng)器處理生活廢水，BOD的去除率達(dá)83%，COD．NH3-N和濁度的去除率分別超過96%、95%和98%，對(duì)SS的去除率達(dá)100%.采用耐酸堿無機(jī)膜處理堿性造紙黑液，不需要調(diào)整PH值，利用不同孔徑的膜可回收纖維素、木質(zhì)素等有用成分，處理后的水質(zhì)可用于蒸煮制漿、實(shí)現(xiàn)造紙廢水的閉路循環(huán)；采用泥膜混合工藝處理制革廢水，對(duì)CODCr、S2-、Cr6+的去除率分別達(dá)86.14%、88.39%和54.5%.此外，利用膜技術(shù)還可以處理餐飲廢水、醫(yī)藥化工廢水、染料廢水等。

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